第1章 软件定义数据中心
软件定义数据中心（Software Defined Data Center，SDDC），从2012年开始成为IT行业的热点。多数人认为，软件定义数据中心是云计算的基础，随着软件定义数据中心的概念被逐渐接受，以及软件定义数据中心实现落地，又产生了许多其他“软件定义”的概念，比较常见的有软件定义存储（Software Defined Storage，SDS）、软件定义网络（Software Defined Network，SDN）等。
相对传统数据中心来说，软件定义数据中心有什么优势？本章将从多个方面来剖析传统数据中心、软件定义数据中心的特点。
1.1 传统数据中心介绍
数据中心（DataCenter，DC），给人的第一印象就是存放数据的计算机中心，由服务器、交换机等多种设备组成。如果在“数据中心”前不加特别的说明，一般来说指的是传统数据中心。
1.1.1 传统数据中心的概念
数据中心，维基百科给出的定义是“数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅包括计算机系统和其他与之配套的设备（例如通信和存储系统），还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置”。谷歌在其发布的《The Datacenter As A Computer》一书中，将数据中心解释为“多功能的建筑物，能容纳多个服务器以及通信设备。这些设备被放置在一起是因为它们具有相同的对环境的要求以及物理安全上的需求，并且这样放置便于维护，而并不仅仅是一些服务器的集合”。
图1-1-1显示了一个标准的数据中心，从图中可以看到数据中心的机柜、服务器、交换机等设备，除了图中可以看到的设备外，标准数据中心还应包括UPS不间断电源、空调、完整的监控系统等设备。
1.1.2 传统数据中心面临的问题
传统数据中心正在消耗大量的能源、空间和成本，而且消耗量日益膨胀。在一篇研究报告中称，2012年全球数据中心能源消耗比2006年增长了一倍，到2016年，数据中心能源消耗将再次翻番。对于传统数据中心而言，数据中心运行所产生的高能耗、高成本、低效率危机已经成为现在面临的主要问题。
1．运营成本
数据中心的技术人员一般不考虑或不用承担数据中心运营带来的成本，但主管信息化的领导已经开始意识到这个问题。服务器随着应用不断增加，机房不断扩大，空调制冷也不断加大。因而带来的直接影响是电量的增加和管理人员的增多，数据中心的运营成本直线上升。国内不少企业的数据中心电力成本为每年几百万元，有的超过了千万元，更有超大规模的数据中心超过了亿元。
由于供电能力的制约和限制，很多地区已无法新建数据中心，甚至原有的数据中心也面临拉闸限电的危险。因此增容、发展等问题也就无从谈起，这对数据中心的高可用性和经济性等多方面造成直接影响。
一些企业的数据中心已经陷入成本危机：一方面，能源成本高昂，并且没有足够的电力和冷却能力，无法满足新一代高密度服务器和存储设备的需要；另一方面，IT基础设施的容量增长受到场地、空间的严重制约。
2．能源消耗
目前，国内大部分数据中心的PUE（数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比）值偏高，在2.5～3左右，而国外高水平的绿色数据中心PUE值往往在2以下。
国内传统数据中心在物理环境方面往往存在：整体布局不合理，制冷系统不能按实际设备的需要进行分配，导致总体能源浪费高且存在局部过热的问题；另外，机房空调设计、布局不合理；电源线缆布放过细，存在重大的安全隐患；由于没有配备保障电源，机房的设备安全运行无法保证。
在IT设备方面，IDC的统计数据显示，在亚太地区，数据中心服务器电力消耗以每年23%的速度递增，与每年16%的世界平均增长水平相比，亚太区数据中心的电力消耗增长速度远超出了世界平均水平。Gartner的调研则显示：“过去五年来，IT设备的能源需求增长已超过五倍。”
3．使用效率
IDC的统计数据显示，大部分数据中心中的服务器和网络设备的利用率仅在24%～30%之间，有的CPU利用率、硬盘利用率都在10%以下。如何最大限度地发挥现有系统的资源，以及优化系统架构，是传统数据中心向绿色数据中心转变过程中首先要考虑的问题。
4．社会责任
数据中心的能耗约占全球二氧化碳排放量的2%，每年IT设备要向大气层排放大约3500万吨的废气，相当于整个航空工业的二氧化碳排放量。数据中心日益增长的能耗及二氧化碳排放量已成为企业无法逃避的社会责任。美国环保署所发布的报告指出：环境保护议题已迫使企业的IT部门必须寻求绿色数据中心的建立。